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自动驾驶系统功能场景系列 [四]:设计运行域ODD的构建要素

2021-10-15 00:53    点击次数:181

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作者 / HYZY

出品 / 焉知

在本系列上一篇文章《自动驾驶系统功能场景系列[三]:设计运行域ODD构建框架》中给出了几种设计运行域的构建框架,其中NHTSA的构建框架见下图1。

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图 1  NHTSA设计运行域构建框架

本文将进一步讨论此框架的六大构建要素:基础设施Physical Infrastructure、驾驶操作限制Operational Constraints、周边物体Objects、互联Connectivity、环境条件Environmental Conditions和区域Zones。

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基础设施Physical Infrastructure

基础设施要素可设置四种属性:道路类型、路面类型、道路边缘与道路几何。

1) 道路类型

下表1为对道路类型的一种分类方法:

表 1  道路类型

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2) 路面

对于路面的分类方法有很多,本文将路面简要分为:沥青路面、水泥混凝土路面、砌块路面、碎石路面、稳定土路面、减速带、草地、越野路面等。

3) 道路边缘

道路边缘包括车道线、路肩、混凝土护栏、栅栏、栏杆、路缘石等不同种类。

4) 道路几何

所谓道路几何指的是道路的外形,其包含的属性值有:直路、弯道、坡道、转角、车道宽度等。

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驾驶操作限制Operational Constraints

驾驶操作限制主要包括限速和交通条件两类元素:

1) 限速

含允许的最高车速和最低车速。

2) 交通条件

交通条件包括交通流量(最低、峰值、正常)和交通条件变化(事故、紧急车辆通行、维修、封路、特殊事件等)两大类。

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周边目标Objects

在驾驶场景中可能出现在车辆周边的目标可分为三大类型:标记、道路使用者、非道路使用者的障碍物/物体。

1) 标记

标记包括各类交通标志、交通信号灯、斑马线、铁路道口、呼救、施工标志、其它道路使用者发出的信号、手势等。

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图 2  标记

2) 道路使用者

常见的道路使用者包括各种车辆(轿车、轻卡、重卡、公共汽车、工程车辆、应急车辆、特殊车辆等)、行人(大人、儿童)、骑两轮车的人(自行车、电瓶车、摩托车)等

3) 非道路使用者的障碍物/物体

非道路使用者的障碍物/物体包括动物、工程设备、路面障碍物等

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互联Connectivity

互联Connectivity可理解为V2X,即车与任何事物的通信,具体可包括V2V车与车、V2I车与基础设施、V2P车与人、V2N车与云。

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图 3  V2X

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环境条件Environmental Conditions

环境条件主要考虑天气、受天气影响的道路条件、颗粒物和光照四项属性。

1) 天气

天气情况对传感器的影响较大。根据统计,在高速公路上,小雨或小雪可使平均车速降低3%至13%;大雨可以使平均速度降低3%到16%;大雪可以使平均速度下降5%到40%。

设计运行区域主要考虑风、雨、雪、雨夹雪、温度等天气情况。

2) 受天气影响的道路条件

雨雪天气下产生的道路积水、淹没、结冰、积雪等情况降低了轮胎的道路附着力,进而影响智能驾驶系统的运动控制能力。

3) 颗粒物

大气中的雾、霾、烟雾、灰尘等都会影响可见度,降低传感器的感知能力。

4) 光照

光照太强或光照太弱都会影响摄像头的感知能力,实际中所处时段(白天、黎明、黄昏、夜晚)、道路周边设施照明(路灯、建筑灯光)和车灯都会影响光照条件。

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区域Zones

智能驾驶功能可能受到所处区域的空间限制,这些区域的边界可以是固定的,也可能是动态的。

1) 地理围栏

所谓地理围栏指的是用一个虚拟的栅栏围出一个虚拟地理边界,典型应用包括:中央商务区CBD、园区等。

2) 交通管制区域

交通管制区域可能包括临时车道封闭、动态交通标志、可变限速标志、临时车道标记、人工交通引导等。

3) 学校/施工区域

在学校或施工区域,动态限速、行人和车辆行为均不稳定。

4) 国家/地区

不同国家或地区存在交通法规、交通标记等差异。

5) 信号干扰区域

在隧道、停车场、茂密的树叶、高层建筑、大气条件等都会影响GNSS信号。

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